ریپورتر
27th June 2009, 11:17 AM
http://roshd.ir/portals/0/0and1/NewSci/pictu-006-01.GIF
نانوتكنولوژي
مفاهيم بنيادينيك نانومتر (nm) يك ميليارديم متر است . براي آن‌كه تصوري از اين ابعاد داشته باشيد مي‌توانيد فرض كنيد 10 اتم هيدروژن پشت سر هم به خط شده‌اند (لطفا نگران امكان فيزيكي‌ي اين فرض نباشيد! ). طول اين قطار هيدروژني،1 نانومتر است. اگر تصوري از اندازه‌ي اتم هيدروژن نداريد به اين مثال توجه كنيد:نسبت نانومتر به متر تقريبا مثل نسبت شعاع يك تيله‌ي كوچك است به شعاع كره‌ي زمين. واگر هنوز تصوري از نانومترنداريد فرض كنيد يك روز صبح پدر شما مي‌خواهد با ريش‌تراش صورتش را اصلاح كند، در مدتي كه او ريش‌تراش را روشن مي‌كند تا به صورتش نزديك كند(فرض كنيد ريش‌تراش سالم است.) چه مقدارموهاي صورت او رشد مي‌كند؟ اين طول همان 1 نانومتر است!
اگر هنوز احساسي نسبت به نانومتر پيدا نكرده‌ايد مشكل خودتان است!
معرفي رشته
نانوتكنولوژي زمينه‌اي از دانش كاربردي است كه مباحث متنوعي را پوشش مي‌دهد وهدف اصلي آن كنترل ماده در ابعاد 1 تا 100 نانومتر ونيز ساخت ومهندسي وسيله‌هايي در اين ابعاد است.
اين دانش يك دانش ميان‌رشته‌اي است كه از رشته‌هاي متعدد و متنوعي مشتق شده است، رشته‌هايي نظير فيزيك، مهندسي مواد، پليمر، مهندسي برق، و مهندسي مكانيك. البته به فراخور نياز از رشته‌هاي ديگر نيز بهره مي‌گيرد.
نانو تكنولوژي را مي‌توان بسط قوانين دانش‌هاي موجود در ابعاد نانو يا حتا طرح‌ريزي جديد دانش‌هاي موجود با روي‌كردي نوين دانست. دو روي‌كرد اصلي در نانو تكنولوژي مورد توجه قرار مي‌گيرد: روي‌كرد از بالا به پايين و روي‌كرد از پايين به بالا كه در اولي يك نانوشيء از موجودات بزرگ‌تري بدون كنترل بر سطح اتمي تشكيل مي‌شود در حالي‌كه در دومي مواد از تركيبات مولكولي كه خود را به طور شيميايي خود‌آرايي مي‌كنند تشكيل مي‌شود.
پيش‌رفت علم و تكنولوژي وتوليد ابزارهاي دقيق سنجشي نظير ميكروسكپ نيروي اتمي(AFM) و ميكروسكپ تونل‌زني‌ي پيمايشي(STM) به پژوهش ونو‌آوري در عرصه‌ي نانو شتاب قابل ملاحظه‌اي بخشيد.
كمي تاريخ‌چه...
نخستين جرقه‌ي شكل‌گيري‌ي نانوتكنولوژي به عنوان يك دانش فراگير در نشست انجمن فيزيك امريكا (http://www.aps.org/) در29 دسامبر1959 زده شد. جايي‌كه ريچارد فاينمن«Richard Feynman» (اطلاعات خود را مرور كنيد! نام اورا قبلا جايي (http://roshd.ir/Default.aspx?tabid=442&EntryID=1010) نديده‌ايد؟) سخن‌راني مشهور خود را باعنوان« در آن پايين فضاي زيادي هست!» ايراد كرد. او در اين سخن‌راني فر‌آيندي را پيش‌بيني و توصيف كرد كه با پي‌گيري‌ي آن انسان قادر به دست‌كاري‌ي اتم‌ها و مولكول‌هاي منفرد است.
بااين‌وجود واژه‌ي نانوتكنولوژي «Nano technology» نخستين بار توسط نوريو تاني‌گو‌چي «Norio Taniguchi» در سال 1974 ميلادي به كار برده شد. او نانوتكنولوژي را چنين توصيف مي‌كند: نانوتكنولوژي به‌طور عمده شامل فرآيند تفكيك، تقويت، وتغيير شكل مواد به صورت تك‌اتم يا تك‌مولكول است.....
شش سال بعد يعني در سال 1980 ميلادي اريك دريكسلر«Eric Drexler» ايده‌ي زير‌بنايي اين تعريف را مورد كاوش قرار داد. او اهميت فناوري پديده‌هاي در ابعاد نانو را توسعه داد و در همين راستا كتاب «موتور آفرينش» را به رشته‌ي تحرير در‌آورد.
فناوري و دانش نانو در اوايل دهه‌ي 80 ميلادي با تولد دانش خوشه‌اي«cluster science» (شاخه‌اي از فيزيك كه به ذرات كوچك چند اتمي مي‌پردازد.) واختراع ميكروسكوپ تونل‌زني‌ي پيمايشي (STM) با تواني بيش از پيش وارد مرحله‌ي جديدي از حيات خود شد....
دورنمايي از ماده
بسياري از ويژگي‌هاي فيزيكي‌ي ماده تحت تأثير اندازه‌ي سيستم است. يعني بسياري از اين ويژگي‌ها با كوچك شدن اندازه‌ي سيستم تغيير مي‌كند.
مكانيك آماري ونيز كوانتم مكانيك اين تغييرات را پيش‌بيني و توصيف مي‌كنند.
اثرهاي كوانتمي با گذار از ابعاد متر به ميكرومتر مشاهده نمي‌شوند. اما وقتي به ابعاد نانومتر برسيم قوانين حاكم بر رفتار سيستم كما‌بيش كوانتمي خواهد‌بود.
به‌علاوه شمار زيادي از ويژگي‌هاي فيزيكي، مكانيكي، الكتريكي، نوري و...در مقايسه با همين ويژگي‌ها در اندازه‌هاي ماكروسكپي(درشت مقياس) تغيير خواهد كرد. ضمن آن‌كه در ابعاد نانو ويژگي‌هاي خاص ذرات، دريچه‌اي به سوي تعامل با زيست‌مواد (biomaterial) مي‌گشايد.
همان‌طور كه در بالا اشاره شد مواد در ابعاد نانو نسبت به ابعاد ماكروسكپي ويژگي‌هاي متفاوتي از خود به نمايش مي‌گذارند. به عنوان نمونه:
ماده‌ي كدر شفاف مي‌شود(مس).
ماده‌ي ساكن متحرك مي‌شود(پلاتينيم).
جامد در دماي اتاق به مايع تبديل مي‌شود(طلا).
نارسانا ،رسانا مي‌شود(سيليكون). و...
بسياري از ويژگي‌هاي جذاب و فريبنده‌ي نانو تكنولوژي از همين پديده‌هاي رويه‌اي وكوانتمي منحصر به فردي ناشي مي‌شود كه مواد در ابعاد نانو از خود به نمايش مي‌گذارند.
نانوتكنولوژي
مفاهيم بنيادينيك نانومتر (nm) يك ميليارديم متر است . براي آن‌كه تصوري از اين ابعاد داشته باشيد مي‌توانيد فرض كنيد 10 اتم هيدروژن پشت سر هم به خط شده‌اند (لطفا نگران امكان فيزيكي‌ي اين فرض نباشيد! ). طول اين قطار هيدروژني،1 نانومتر است. اگر تصوري از اندازه‌ي اتم هيدروژن نداريد به اين مثال توجه كنيد:نسبت نانومتر به متر تقريبا مثل نسبت شعاع يك تيله‌ي كوچك است به شعاع كره‌ي زمين. واگر هنوز تصوري از نانومترنداريد فرض كنيد يك روز صبح پدر شما مي‌خواهد با ريش‌تراش صورتش را اصلاح كند، در مدتي كه او ريش‌تراش را روشن مي‌كند تا به صورتش نزديك كند(فرض كنيد ريش‌تراش سالم است.) چه مقدارموهاي صورت او رشد مي‌كند؟ اين طول همان 1 نانومتر است!
اگر هنوز احساسي نسبت به نانومتر پيدا نكرده‌ايد مشكل خودتان است!
معرفي رشته
نانوتكنولوژي زمينه‌اي از دانش كاربردي است كه مباحث متنوعي را پوشش مي‌دهد وهدف اصلي آن كنترل ماده در ابعاد 1 تا 100 نانومتر ونيز ساخت ومهندسي وسيله‌هايي در اين ابعاد است.
اين دانش يك دانش ميان‌رشته‌اي است كه از رشته‌هاي متعدد و متنوعي مشتق شده است، رشته‌هايي نظير فيزيك، مهندسي مواد، پليمر، مهندسي برق، و مهندسي مكانيك. البته به فراخور نياز از رشته‌هاي ديگر نيز بهره مي‌گيرد.
نانو تكنولوژي را مي‌توان بسط قوانين دانش‌هاي موجود در ابعاد نانو يا حتا طرح‌ريزي جديد دانش‌هاي موجود با روي‌كردي نوين دانست. دو روي‌كرد اصلي در نانو تكنولوژي مورد توجه قرار مي‌گيرد: روي‌كرد از بالا به پايين و روي‌كرد از پايين به بالا كه در اولي يك نانوشيء از موجودات بزرگ‌تري بدون كنترل بر سطح اتمي تشكيل مي‌شود در حالي‌كه در دومي مواد از تركيبات مولكولي كه خود را به طور شيميايي خود‌آرايي مي‌كنند تشكيل مي‌شود.
پيش‌رفت علم و تكنولوژي وتوليد ابزارهاي دقيق سنجشي نظير ميكروسكپ نيروي اتمي(AFM) و ميكروسكپ تونل‌زني‌ي پيمايشي(STM) به پژوهش ونو‌آوري در عرصه‌ي نانو شتاب قابل ملاحظه‌اي بخشيد.
كمي تاريخ‌چه...
نخستين جرقه‌ي شكل‌گيري‌ي نانوتكنولوژي به عنوان يك دانش فراگير در نشست انجمن فيزيك امريكا (http://www.aps.org/) در29 دسامبر1959 زده شد. جايي‌كه ريچارد فاينمن«Richard Feynman» (اطلاعات خود را مرور كنيد! نام اورا قبلا جايي (http://roshd.ir/Default.aspx?tabid=442&EntryID=1010) نديده‌ايد؟) سخن‌راني مشهور خود را باعنوان« در آن پايين فضاي زيادي هست!» ايراد كرد. او در اين سخن‌راني فر‌آيندي را پيش‌بيني و توصيف كرد كه با پي‌گيري‌ي آن انسان قادر به دست‌كاري‌ي اتم‌ها و مولكول‌هاي منفرد است.
بااين‌وجود واژه‌ي نانوتكنولوژي «Nano technology» نخستين بار توسط نوريو تاني‌گو‌چي «Norio Taniguchi» در سال 1974 ميلادي به كار برده شد. او نانوتكنولوژي را چنين توصيف مي‌كند: نانوتكنولوژي به‌طور عمده شامل فرآيند تفكيك، تقويت، وتغيير شكل مواد به صورت تك‌اتم يا تك‌مولكول است.....
شش سال بعد يعني در سال 1980 ميلادي اريك دريكسلر«Eric Drexler» ايده‌ي زير‌بنايي اين تعريف را مورد كاوش قرار داد. او اهميت فناوري پديده‌هاي در ابعاد نانو را توسعه داد و در همين راستا كتاب «موتور آفرينش» را به رشته‌ي تحرير در‌آورد.
فناوري و دانش نانو در اوايل دهه‌ي 80 ميلادي با تولد دانش خوشه‌اي«cluster science» (شاخه‌اي از فيزيك كه به ذرات كوچك چند اتمي مي‌پردازد.) واختراع ميكروسكوپ تونل‌زني‌ي پيمايشي (STM) با تواني بيش از پيش وارد مرحله‌ي جديدي از حيات خود شد....
دورنمايي از ماده
بسياري از ويژگي‌هاي فيزيكي‌ي ماده تحت تأثير اندازه‌ي سيستم است. يعني بسياري از اين ويژگي‌ها با كوچك شدن اندازه‌ي سيستم تغيير مي‌كند.
مكانيك آماري ونيز كوانتم مكانيك اين تغييرات را پيش‌بيني و توصيف مي‌كنند.
اثرهاي كوانتمي با گذار از ابعاد متر به ميكرومتر مشاهده نمي‌شوند. اما وقتي به ابعاد نانومتر برسيم قوانين حاكم بر رفتار سيستم كما‌بيش كوانتمي خواهد‌بود.
به‌علاوه شمار زيادي از ويژگي‌هاي فيزيكي، مكانيكي، الكتريكي، نوري و...در مقايسه با همين ويژگي‌ها در اندازه‌هاي ماكروسكپي(درشت مقياس) تغيير خواهد كرد. ضمن آن‌كه در ابعاد نانو ويژگي‌هاي خاص ذرات، دريچه‌اي به سوي تعامل با زيست‌مواد (biomaterial) مي‌گشايد.
همان‌طور كه در بالا اشاره شد مواد در ابعاد نانو نسبت به ابعاد ماكروسكپي ويژگي‌هاي متفاوتي از خود به نمايش مي‌گذارند. به عنوان نمونه:
ماده‌ي كدر شفاف مي‌شود(مس).
ماده‌ي ساكن متحرك مي‌شود(پلاتينيم).
جامد در دماي اتاق به مايع تبديل مي‌شود(طلا).
نارسانا ،رسانا مي‌شود(سيليكون). و...
بسياري از ويژگي‌هاي جذاب و فريبنده‌ي نانو تكنولوژي از همين پديده‌هاي رويه‌اي وكوانتمي منحصر به فردي ناشي مي‌شود كه مواد در ابعاد نانو از خود به نمايش مي‌گذارند.